C++——C++11（2）

我在我的C++异常博客中曾提到，对于异常的处理经常会导致内存泄漏问题，
一种解决方法是异常的重新抛出，还有一种就是RAII，那么RAII的思想体现
在C++中就是智能指针，所以接下来我将简单的介绍，什么是RAII，以及什
么是智能指针。

1. 初识智能指针

在学C++的人，还没有接触智能指针的时候，就会想智能指针到底是什么啊？它真的是智能的吗？其实智能指针只是人们给它起了个这样的名字，它并不是智能的。
我们首先来解决异常博客中，如何使用RAII的思想很好的解决内存泄漏问题：


可以看到在程序执行中，只是开辟了空间，而没有释放。原因就是异常抛出后，如果有接收异常的地方，执行流会直接跳跃到匹配的catch中，而不执行中间栈帧的后续代码（但是会销毁中途的栈帧），而开辟空间是在堆上，自然也就无法释放了。接下来给出RAII思想解决内存泄漏问题：



可以看到我们确实能够很好的将申请的资源释放，并且不需要我们自己手动释放。利用的原理也是当栈帧结束的时候，会调用栈帧中的自定义类的对象的析构函数，而我们利用这一点，正好可以将资源释放。而这可以说是RAII，但这也只是智能指针的雏形（因为它不具有指针的操作）：

2. 智能指针的发展历程

智能指针其实在C++98中就有提出，只不过是在C++11中才被广泛认可。所以要研究好智能指针，顺着历史的发展来探索智能指针也未尝不可。

a. auto_ptr

auto_ptr是在C++98中提出的一种智能指针，它自然也遵循RAII。但是他有缺陷：

原因如下：

当使用赋值重载或者拷贝构造的时候，它会将资源的管理权转让，将原来的管理智能指针中的原生指针置为空，也就是对象悬空这样会导致使用者经常会出现访问越界的问题。这也是为什么C++11中智能指针才被广泛认可。
接下来我们简单实现一下auto_ptr:

b. unique_ptr

unique_ptr是C++11中提出的智能指针，它没有auto_ptr的缺点，因为它就不能将资源管理权进行转让（也就是无法使用赋值重载和拷贝构造）。

我们也可以试着自己实现一个简单的：
要实现对应的特性，我们可以只声明并且设为私有。


还有一种就是delete掉赋值重载和拷贝构造：

当然它也可以正常使用：

它的缺点也显而易见，就是同一处资源只能一个对象管理，所以就又有了shared_ptr。

c. shared_ptr

它的特点就是可以有多个shared_ptr对象共同管理同一处资源：

我们也可以自己实现，那么在实现的时候要实现多个对象共同管理一份资源，那就得使用引用计数了，但是这个引用计数的存储位置也必须是堆上开辟出来的，假如是成员变量的话就无法实现同一块资源有多少个shared_ptr对象管理了。假如是静态变量的话，如果程序中有两处资源需要shared_ptr管理也无法实现。
要注意：

计数只有在拷贝构造和赋值重载时才++。
析构时要根据引用计数来判断否真的释放资源。

实现如下：


它也有缺点：


可以看到这样设置节点是不正确的导致节点无法连接，所以应该是这样：

这样就会正常（这里多次释放不报错的原因是因为delete对空指针做了特殊处理）：

但是这样就会出问题：

库中的也会出现这种问题：

这其中的逻辑如下：

就会导一直循环要释放从而无法释放资源。这种现象叫做循环引用。为了解决这种现象就又出现了weak_ptr。

weak_ptr

weak_ptr可以说是专门为了shared_ptr打辅助的，而它也不遵循RAII了。它其中提供了shared_ptr的构造函数，所以我们再来简单实现一手：

它没有析构函数，没有对资源进行管控，也就不遵循RAII，其中的get是获取shared_ptr的原生指针。


循环引用问题能够解决的原理是：使用weak_ptr之后没有增加两节点资源的引用计数，从而在析构时，能够很自然的释放资源。

3. 定制删除器

在上面讲述中我们只是，delete了一块资源，那要是一块连续的资源呢？我们就需要使用delete[]来释放资源，那如何分别，究竟释放的是一块单一资源，还是一块连续的资源呢？C++把这个问题交给了程序员，所以就有了定制删除器，我们以unique_ptr举个例子：

这其中我们使用了可调用对象，包装器，模板来实现删除器的功能。

可以看到，不仅堆中的空间算资源，打开的文件也是资源，所以资源说的是很广泛的。

4. 总结

现在我们再回想一遍什么是RAII、智能指针？他们之间有什么关系？：

RAII它是一种思想，它其实就是利用了对象的生命周期的特点从而对资源达到控制。
而C++中的智能指针，它是RAII的一种体现，利用处于该栈帧中自定义类的析构函数
在栈帧结束时自动调用的特性，从而实现对资源的管控

而我们作为C++程序员，是必须要把内存泄漏这件事情看的非常非常非常重要的一件事：

1. 工程前期良好的设计规范，养成良好的编码规范，申请的内存空间记着匹配的去释放。
ps：这个理想状态。但是如果碰上异常时，就算注意释放了，还是可能会出问题。
需要下一条智能指针来管理才有保证。
2. 采用RAII思想或者智能指针来管理资源。
3. 有些公司内部规范使用内部实现的私有内存管理库。这套库自带内存泄漏检测的功
 能选项。
4 出问题了使用内存泄漏工具检测。ps：不过很多工具都不够靠谱，或者收费昂贵。